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总线型网络的优缺点

发布时间: 2022-04-12

总线型网络的优缺点,以太网协议标准刚被制定出来的时候,采用总线型连接方式。“三勇士”认为这种连接形式是最自然、最方便、最省钱的。

因为总线型拓扑仅仅使用电缆和网络接口卡(NIC)就能将单独的计算机连接起来,除此之外不需要任何专门用于网络的设备,用户组建网络的投资将被削减到最少,网络的物理结构一目了然,计算机像串珠一样被穿成一串,如图1所示。


图1 以太电缆的总线型结构


在总线型拓扑的网络中,总线是共享介质,任何两台主机的通信都只能通过总线完成,别无他途。这种拓扑形式虽然成本低廉、自然直观,但问题多多,下面罗列最为重要的几点:

● 第一个问题涉及网络的规模。早期以太网总线介质使用同轴电缆(就是我们现在使用的有线电视线缆)充当,有两种标准,即10Base2(细缆)和10Base5(粗缆)。这两种电缆都有最远传输距离的限制,10Base2(细缆)的最远传输距离是185m,10Base5(粗缆)是500m,这一限制直接影响到网络的规模。

● 第二个问题是最为致命的。当我们为总线型拓扑的低成本而欢呼雀跃时,必须为独占型共享策略的先天性冲突付出代价。这句话有点“高深”,让我们说得明白一点,由于总线是所有主机的共享介质,当一台主机将自己的数据放到总线上并进行传输时,其他主机必须等待,否则,当总线上同时存在多条传输数据时,这些数据将相互干扰,导致所有的传输均宣告失败,这种现象叫做“冲突”(Collision),如图2所示。

当冲突发生时,总线上的数据是无意义的,所有主机必须等待并重新传输数据。在计算机网络科学中,将可能产生冲突的所有主机的集合称为一个“冲突域”(Collision Domain)。


图2 某一时刻只能有一台主机向其他主机发送数据

图2所描绘的冲突现象是总线型网络先天具有的,在不采取特殊措施的情况下,这种冲突是无法避免的,即所谓的独占型共享。

● 第三个问题来自于数据安全。让我们再看看图1,主机和总线直接相连,之间没有任何其他设备,当某台主机将发送的数据放到总线上时,原则上,其他所有的主机都能看到这一数据。之所以这些主机中只有一台能最终得到数据,仅仅是因为发送者标明了接收者的MAC地址(被固化在网络接口卡上的一种全球唯一的编号),除此之外,并没有任何其他手段限制非接收者接收数据。这难道不使你感到惊讶吗?当你将写给情人的肉麻词汇放到总线上时,如同你将它放到了展示牌上,你只能寄希望于旁人不要抬头,否则你的情书将公示于天下。

但是,这一先天机制也有可利用的一面,即广播(Broadcast)。试想,当你真的要给同一总线上所有其他主机发送相同数据时,先天机制变成了得天独厚的优势,你只需要使用一个特殊的MAC地址——广播地址(FFFF.FFFF.FFFF),便可以轻松完成这一任务。在计算机网络科学中,将可以收到广播数据的主机集合称为一个广播域(Broadcast Domain)。

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